3.2電路延時分析

　　3.2.1延時環節

       式中 ：t—時間常數。

　　圖4是慣性環節的bode圖，分別顯示了慣性環節的幅頻特性和相頻特性。

　　因此可以知道慣性環節慣性環節具有低通特性，對低頻輸入能精確地復現，而對高頻輸入要衰減，但會產生相位滯后。因此它會對信號產生延時，延時時間由時間常數t決定。

　　當系統有多個小慣性環節時，在一定的條件下，可以將它們近似地看成是一個小慣性環節，其時間常數等于原系統各小時間常數之和：

　　3.2.2電路延時

　　通過前面對電流檢測和過流故障執行電路的分析可知電路延時主要包括以下幾部分：

　　（1）電流采集電路的信號輸入端是電流傳感器，通過運放電路對電壓的變換，這兩部分可以等效為慣性環節，設時間常數為t1，因此可以表示為：

　　（2）電流采樣信號經過rc濾波器的延時，可以等效為信號經過一個慣性環節。可知時間常數t2= r5·c4，可以表示為：

　　（3）電流信號通過a/d變換器給控制芯片進行處理的延時等效于一個純延時環節，設延時時間為t3，可以表示為：

　　（4）當檢測到過流故障處理時，控制芯片給出故障信號切斷主接觸器。可以知道輸出電路主要延時包括光耦隔離芯片的延時和信號繼電器relay-spst的動作延時。同樣這個部分延時可以等效為一個純延時環節，設時間常數為t4，則可以表示為：

　　針對以上分析建立了如圖5的電路延時仿真模型。

       4 仿真分析

　　根據實際設計的電路及查看相關資料可以知道電流傳感器選用內部集成有相位補償功能的互感器和制造工藝精湛的變壓器，同時采用高速的運算放大器，因此取t1=10μs；rc濾波電路的參數選取根據實際情況而定，首先采樣延時時間要遠遠小于控制芯片的處理周期200μs，其次由于采樣信號是電機的電流信號，是低頻的正弦信號，因此濾波電路要起到濾波的作用截止頻率不能太高，因此綜合考慮，取濾波截止頻率f=7.96khz此時時間常數t2=20μs；而控制芯片若選用快速數據處理芯片，則也可大大降低數據處理階段的延時，t3在20μs~30μs左右；故障輸出電路通過查看datasheet可以知道光偶的延時和relay-spst的斷開時間約是0.35ms。

　　按照以上模型的建立和對相關參數的分析進行仿真，仿真結果如圖6所示。實線表示在主接觸器流過的實際電流。我們控制器設定在電流300a時進行過流保護，斷開主接觸。但由于采集電流電路和過流故障執行電路的延時原因導致在電流300a時不能及時的斷開主接觸器，而是在電流大概420a時才切斷高壓電路。這就在對主接觸器的選型時必須要考慮延時帶來的影響。

       5 器件選型

　　在20kw的電機控制器中電機額定功率/峰值功率是20kw/60kw，額定電壓是180vac。選用主接觸器的型號是kilovac公司的ev250-2a-400amps［10］，該接觸器在純電動汽車上應用廣泛，它的主要電氣特性如下：

　　（1）ev250主要應用于電池開關，直流電路控制，保護和安全斷開。

　　（2）在320v下可長期工作電流400a，500a電流持續時間為6.5min，可斷開2500a電流，經過28~1800vdc試驗。

　　（3）內部帶有線圈節能器：在不同溫度、電壓下只需4w保持功率；通過emi頻譜試驗和認證；內裝線圈抑制器。

　　（4）旋轉式觸點，使得電阻小，功耗低。

　　（5）“超級氣密封”專利，保護所有運動部件，可在危險環境下運行。

　　ev250在額定線圈電壓下，高壓接觸器線圈的閉合響應即接觸器完全閉合的時間約是135ms，滿足國家標準要求的高壓電氣安全控制系統工作至少大于100ms才允許高壓供電回路閉合接通，并且接通時需有預充電過程，以避免接通時瞬態的高壓電沖擊。接觸器斷開的時間大約為18ms，可重復性非常好，對于國標gb/t18384.1――2001中切斷高壓要于20ms內完成的響應要求提高了10%。

　　同時主接觸器在500a電流持續時間為6.5min，根據仿真結果，在考慮延時的影響下，主接觸器仍然能夠滿足電路的要求。

       6 結束語

　　本文針對純電動汽車高壓電系統，設計了在純電動汽車上的高壓電路，為高壓電路絕緣等效電阻、等效電容的測量、高壓電路泄壓過程的放電時間及剩余電量的計算提供了解決方法。設計了高壓電系統的電流，電壓，溫度監測電路，并對電路進行分析，建立了電路的延時模型。通過仿真分析，結果表明，在我們選擇了一定的時間常數t時高壓電系統中的主接觸器滿足電路的要求并有一定的余量，對電動汽車的安全性，可靠性都有重要的意義。本文研究的分析方法，為電動汽車的器件選型提出了一個新的方法。